[发明专利]用于制生物质基乙二醇的催化剂及其制备方法

说明书

本发明涉及一种用于制生物质基乙二醇的催化剂及其制备方法，主要解决现有技术中制生物质基乙二醇催化剂效率较低的问题。本发明通过采用一种多组分催化体系，包含负载型金属催化剂I和介孔M‑W‑O氧化物固体酸催化剂II，其中M选自Nb和Ta元素的至少一种，本发明中所使用的多组分催化剂可较好的解决该问题，可应用于制生物质基乙二醇的领域。

技术领域

本发明涉及生物质利用领域，主要涉及一种用于制生物质基乙二醇的催化剂及其制备方法。

背景技术

乙二醇作为大宗化学品，用途十分广泛可用于生产聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯、机动车防冻液、不饱和聚酯树脂、非离子表面活性剂、增塑剂等领域。

目前乙二醇工业生产采用的技术路线包括石油原料路线和煤制乙二醇路线。这两条路线都依赖于化石资源，但是化石资源存储量有限，是不可再生的，随着化石资源的枯竭，寻找一条可持续发展的路线生产乙二醇来作为现有路线的补充。相比于其他的可再生的能源，比如风能、核能等，生物质是唯一一种可以为人类提供化学品的可再生有机碳源。利用生物质来生产乙二醇，可增加乙二醇的产量同时还具有原料资源丰富、工艺路线灵活、节能减排等优点。因此，开发能高效催化生物质原料转化为乙二醇的催化体系具有重要意义。

生物质原料制乙二醇主要有三条路线；第一条路线生物质发酵制备生物乙醇，乙醇脱水制乙烯，乙烯再经过环氧化和水合制得乙二醇；第二条路线是生物质原料先制得糖类，糖类加氢为糖醇，糖醇再加氢裂解制得乙二醇；第三条路线为生物质原料经过处理后得到纤维素/半纤维素、淀粉或糖类等，而后直接加氢裂解制备乙二醇。第一条路线主要衔接了现有的石油化工工艺，也是目前推广应用最多的路线。相比于经过第二条路线，第三条路线不经过糖醇中间体而直接催化加氢裂解制乙二醇步骤少，同时目标产物乙二醇的选择性更高，同时更高效节能，受到了越来越多的关注。其中纤维素等非食用性的生物质原料的转化制备乙二醇，因为不会与人争粮，是目前研究的焦点。2008年，大连化学物理研究所的科研人员首次报道，利用金属镍促进的碳化钨直接催化纤维素转化为乙二醇(Directcatalytic conversion of cellulose into ethylene glycol using nickel-promotedtungsten carbide catalysts,Angew.Chem.Int.Ed.2008,47,8510–8513)。CN101723802A公开了一种纤维素制乙二醇的方法，以纤维素为反应原料，以第VIII族过渡金属铁、钴、镍、钌、铑、钯、铱、铂与钼、钨的金属态、碳化物、氮化物和磷化物为催化活性组分构成多金属催化剂，在120-300℃，氢气压力1-12MPa的水热条件下经过一步催化转化过程，实现了纤维素高效、高选择性、高收率制备乙二醇。CN 104119207 A公开了一种碳水化合物催化转化制备乙二醇的方法，该方法以碳水化合物为反应原料，以水为溶剂，以镧的单质或化合物和第VIII过渡金属属铁、钴、镍、钌、铑、钯、铱、铂中的一种或两种以上二者构成的催化剂为复合催化剂，在120-300℃，氢气压力1-13MPa的水热条件下经过一步催化转化过程，实现纤维素高效、高选择性、高收率制备乙二醇。

我们研究发现，在制生物质基乙二醇的过程中，使用负载型金属催化剂和介孔M-W-O氧化物固体酸催化剂，既提高了生物质的转化效率，同时对反应设备要求低，是绿色、低碳、环保的新催化体系。

发明内容

本发明所要解决的技术问题之一是现有技术中生物质催化转化乙二醇效率较低，提供一种用于制生物质基乙二醇的多组分催化剂。本发明要解决的技术问题之二，是提供一种与解决技术问题之一相对应催化剂的制备方法。本发明要解决的技术问题之三，是采用与解决技术问题之一相对应的催化剂来制生物质基乙二醇的方法。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：一种用于制生物质基乙二醇的催化剂，包含负载型金属催化剂I和介孔M-W-O氧化物固体酸催化剂II，其中M选自Nb和Ta元素中的至少一种。